KR20170084094A

KR20170084094A - 조정 가능 초점 평면 광학 시스템

Info

Publication number: KR20170084094A
Application number: KR1020177013308A
Authority: KR
Inventors: 루치오 킬처; 니콜라스 아벨르
Original assignee: 인텔 코포레이션
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2017-07-19
Also published as: TW201632945A; US10409082B2; TWI588535B; WO2016081890A1; JP2017536570A; US20160147081A1; EP3221737A1; EP3221737A4; CN107076993A

Abstract

본 명세서에서는 광학 투영 시스템과 관련된 시스템 및 기술이 개시된다. 일부 예에서, 시스템은 광빔을 수신하고 광빔을 투영 표면으로 반사하기 위한 스캐닝 미러 배열 및 초점 평면 상의 지점에 광빔을 포커싱하기 위한 동적 광학 렌즈를 포함할 수 있다. 동적 광학 렌즈는 초점 평면의 다수의 지점에 광빔을 포커싱하도록 조정할 수 있으며, 일부 지점은 동적 광학 렌즈로부터 상이한 거리에 배치된다.

Description

조정 가능 초점 평면 광학 시스템{ADJUSTABLE FOCAL PLANE OPTICAL SYSTEM}

관련 출원

본원은 "조정 가능 초점 평면 광학 시스템(Adjustable Focal Plane Optical System)"이라는 발명의 명칭으로 2014년 11월 20일자로 출원된 미국 가출원 제62/082,571호의 이익을 주장하며, 이 가출원은 그 전체가 본 명세서에 참조로서 포함된다.

기술 분야

본 명세서 내의 실시예는 일반적으로 광학 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 가상 이미지를 생성하기 위한 스캐닝 미러 시스템에 관한 것이다.

다양한 이미지 투영 시스템은 실제 이미지를 투영할 수 있다. 구체적으로, 투영 시스템은 직접 관찰을 위해 디스플레이 표면 상에 이미지를 투영할 수 있다. 반대로, 다양한 이미지 투영 시스템은 가상 이미지를 투영할 수 있다. 가상 이미지는 이미징될 물체 상의 한 지점으로부터의 출사 광선이 수렴하지 않을 때 형성되는 이미지이다. 따라서, 가상 이미지 내의 물체는 광선의 겉보기 발산 지점에 위치하는 것처럼 보일 수 있다. 그러나, 물체 위치가 발산 지점과 정렬되는 것처럼 보임에 따라, 이미지의 깊이(예를 들어, 물체 위치)를 변경하기 어려울 수 있다.

도 1a 및 1b는 본 개시의 적어도 제1 예에 따른 광학 시스템의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 개시의 적어도 제2 예에 따른 광학 시스템의 블록도를 도시한다.
도 3은 본 개시의 적어도 제3 예에 따른 광학 시스템의 블록도를 도시한다.
도 4는 본 개시의 적어도 제4 예에 따른 광학 시스템의 블록도를 도시한다.
도 5는 본 개시의 적어도 제5 예에 따른 광학 시스템의 블록도를 도시한다.
도 6은 본 개시의 예에 따라 배열된 광학 시스템의 동적 렌즈의 변위와 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 7은 본 개시의 적어도 제6 예에 따른 광학 시스템의 블록도를 도시한다.
도 8은 본 개시의 적어도 제7 예에 따른 광학 시스템의 블록도를 도시한다.
도 9는 본 개시의 적어도 제8 예에 따른 광학 시스템의 블록도를 도시한다.
도 10은 본 개시의 적어도 제9 예에 따른 광학 시스템의 블록도를 도시한다.
도 11은 본 개시의 예에 따라 배열된 광학 시스템의 동적 렌즈의 초점 거리와 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 12는 본 개시에 따른 광학 시스템을 포함하는 제1의 예시적인 착용식 디바이스의 블록도를 도시한다.
도 13-15는 본 개시의 예에 따라 배열된 도 12의 착용식 디바이스의 부분의 블록도를 도시한다.
도 16은 본 개시에 따른 광학 시스템을 포함하는 제2의 예시적인 착용식 디바이스의 블록도를 도시한다.
도 17은 본 개시의 적어도 제9 예에 따른 광학 시스템의 블록도를 도시한다.
도 18은 실시예에 따른 논리 흐름을 도시한다.
도 19는 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능 매체를 도시한다.
도 20은 실시예에 따른 디바이스를 도시한다.

본 명세서에서 설명되는 다양한 실시예는 일반적으로 픽셀이 투영 표면 상에 투영되는 초점과 동적 렌즈 사이의 거리를 조정하기 위한 동적 렌즈를 포함하는 광학 투영 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 픽셀이 표면 상에 이미지를 투영하기 위해 포커싱되는 투영 표면 상의 지점과 동적 렌즈 사이의 거리를 조정하도록 구현될 수 있으며, 픽셀이 포커싱되는 표면 상의 지점은 동적 렌즈로부터 상이한 거리에 있을 수 있다.

이제, 도면이 참조되며, 도면 전반에서 동일한 요소를 지시하기 위해 동일한 참조 번호가 사용된다. 이하의 설명에서는 설명의 목적으로 그의 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 상세가 설명된다. 그러나, 이들 특정 상세 없이 새로운 실시예가 실시될 수 있다는 점이 명백할 수 있다. 다른 예에서, 공지된 구조 및 디바이스는 그의 설명을 용이하게 하기 위해 블록도 형태로 도시된다. 그 의도는 청구 범위 내의 모든 변경, 균등물 및 대안이 충분히 설명되도록 철저한 설명을 제공하는 것이다.

또한, 2개 이상의 컴포넌트가 구현될 수 있는 경우에 컴포넌트를 나타내는 데 사용되는 "a", "b", "c"와 같은 변수가 참조될 수 있다. 반드시 다수의 컴포넌트가 있을 필요는 없으며, 또한 다수의 컴포넌트가 구현되는 경우에 그들이 동일할 필요는 없다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 대신, 도면 내의 컴포넌트를 참조하기 위한 변수의 사용은 프리젠테이션의 편의성 및 명확성을 위해 행해진다.

도 1a 및 1b는 본 개시의 예에 따른 광학 시스템(101)의 블록도를 도시한다. 특히, 도 1a는 축상도(on-axis view)를 도시하고, 도 1b는 축외도(off-axis view)(예를 들어, 사시도 등)를 도시한다. 일반적으로, 광학 시스템(101)은 실제 이미지를 투영할 수 있으며, 예를 들어 픽셀 레벨에서와 같이 국지적으로 제어될 투영 이미지의 휘도를 제공할 수 있다. 특히, 반사 광빔(및 투영 이미지)은 국지적인 휘도 조정 및/또는 비조명 픽셀과 조명 픽셀 사이의 콘트라스트 레벨의 제어를 가질 수 있다. 달리 말하면, 광학 시스템(101)은 광이 이미지를 투영하는 데 필요할 경우에만 전송되어야 한다고 규정할 수 있다. 따라서, 투영 이미지는 가상 이미지로서 인식될 수 있다. 특히, 광학 시스템(101)은 실제 이미지를 투영할 수 있으며, 실제 이미지를 스캐닝 및 포커싱하여 가상 이미지로서 인식될 투영 실제 이미지를 제공할 수 있다.

광학 시스템(101)은 이 예에서 투영 시스템(101)의 주 광선(103)(예를 들어, 자오 광선 등)에 강하게 비수직인 표면(102) 상에 이미지를 투영한다. 일부 예에서, 표면(102)은 반사할 수 있고, 따라서 이미지가 관찰자의 눈의 망막 상에 투영될 수 있으며, 따라서 관찰자는 투영 실제 이미지를 가상 이미지로서 인식할 수 있다.

"투영 표면(projection surface)"이라는 용어는 본 명세서에서 광원에서 나오는 광이 투영되는 임의의 물리적 표면을 지칭하는 데 사용된다. 또한, 일부 예에서, 투영 표면은 예를 들어 시점을 향해 앞으로 이동하여 가상 이미지를 렌더링하기 위한 광을 제공하도록 반사할 수 있다. 예를 들어, 표면은 안경 렌즈와 같이 투명하거나 부분적으로 투명한 보디일 수 있다. 이 용어는 좁은 의미로 사용되지 않으며, 실제 이미지를 가시화하기 위해 광이 투영되는 물리적 표면으로 한정되지 않는다는 점에 유의하는 것이 중요하다.

투영 표면이 예를 들어 표면(102)과 같이 이미지의 주 광선(103)에 강하게 비수직인 경우, 투영기는 투영 시스템(101)으로부터 상이한 거리에 이미지의 픽셀을 포커싱할 수 있어야 한다. 대형 단거리 투영기(large size short throw projector), 예로서 DLP(Digital Light Processing), LCOS(Liquid Crystal on Silicon), OLED(Organic Light-Emitting Diode) 등과 같은 매트릭스 기반 투영기는 투영 이미지의 주 광선에 강하게 비수직인 투영 표면 상에 선명한 이미지를 표시하기 위해 고품질의 크고 값비싼 축외 투영 렌즈를 요구한다는 점에 유의한다.

광 투영 시스템으로도 지칭될 수 있는 광학 시스템(101)은 표면(102) 상에 이미지를 투영하기 위해 표면(102)을 가로질러 스캐닝되는 광빔(109)을 방출하도록 구성된 광원(105)을 포함한다. 특히, 광원(105)은 광원 발광 표면(119)으로부터 광을 방출한다. 광은 동적 렌즈 또는 이동식 렌즈로도 지칭되는 가변 위치 렌즈(123)를 통해 전송된다. 렌즈(123)는 광원(105)과 스캐닝 미러 시스템(115) 사이에 위치할 수 있다. 가변 위치 렌즈(123)는 나중에 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 소스(105)에 의해 방출된 광을 포커싱하도록 조정될 수 있다. 광은 렌즈(123)를 통해 전송되고, 스캐닝 미러(115) 상에 입사한다. 일부 예에서, 스캐닝 미러 시스템(115)은 MEMS 스캐닝 미러일 수 있다. 일부 예에서, 미러를 포함하는 광학 시스템(101)은 래스터 스캐닝 동작 또는 리사주 스캐닝 동작을 수행하도록 구성된다. 특히, 미러 시스템(115)은 이미지를 형성하기 위해 또는 표면(102) 상에 이미지를 투영하기 위해 축(111) 및 축(113)의 방향으로 표면(102)을 가로질러(예를 들어, 지점(121 및 125) 사이에서, 기타 등등에서) 광빔(109)을 스캐닝하도록 회전할 수 있다.

일반적으로, 렌즈(123)는 가상 초점 표면(예를 들어, 도 13-15 참조) 또는 투영 표면(102)에 광빔(109)을 포커싱하여 지점(121) 및/또는 지점(125)에 픽셀을 생성한다. 달리 말하면, 렌즈(123)는 지점(121, 125) 등 상에 반사 광빔을 포커싱할 수 있다(또는 미러 시스템(115)에 의한 광빔(109)의 반사 동안 포커싱할 수 있다). 이미지 생성 프로세스 동안, 스캐닝 미러 시스템(115)은 투영 표면(102) 상의 여러 위치에 광빔(109)을 스캐닝하여 표면(102) 상에(예를 들어, 지점(121 및 125) 사이 등에) 전체 이미지를 반사한다. 알 수 있듯이, 지점(121)과 스캐닝 미러 시스템(115) 사이의 거리는 지점(125)과 스캐닝 미러 시스템(115) 사이의 거리와 다르다. 이는 투영 표면(102)이 주 광선(103)에 실질적으로 직교하지 않기 때문이다. 일부 예에서, 스캐닝 미러(115)와 초점 표면(102) 사이의 거리는 3mm와 300mm 사이이다.

일부 예에서, 광원(105)은 레이저, 초발광 다이오드(SLED), 마이크로 LED, 공진 공동 발광 다이오드(RCLED), 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL) 광원 등일 수 있다. 일부 예에서, 광원(105)은 단일 광원일 수 있거나 다수의 광원일 수 있다. 일부 예에서, 다수의 광원이 제공되는 경우, 광학 결합 디바이스가 제공될 수 있다. 예를 들어, 빔 결합기 및/또는 2색 플레이트가 제공될 수 있다.

특히, 스캐닝 미러 시스템(115)은 2개의 서로 직교하는 축에 대해 회전하도록 배열된 이동식 플레이트 및 미러를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 미러는 하나의 축에 대해 회전할 수 있다. 일부 예에서, 시스템(115)은 2개의 미러를 포함할 수 있으며, 각각의 미러는 하나의 축에 대해 회전한다. 특히, 각각의 미러는 서로 직교하는 축에 대해 회전할 수 있다.

일부 예에서, 미러 시스템(115)은 수평 방향으로(예를 들어, 축(111) 등의 방향으로) 라인당 1kHz 내지 80kHz의 속도로 광빔(109)을 스캐닝할 수 있다. 일부 예에서, 미러 시스템(115)은 수직 방향으로(예를 들어, 축(113) 등의 방향으로) 라인당 1Hz 내지 200Hz의 속도로 광빔(109)을 스캐닝할 수 있다. 따라서, 이미지는 전체 이미지의 픽셀을 라인별로, 예를 들어 투영 표면(102)의 상단에서 하단으로 래스터 스캐닝함으로써 생성될 수 있다. 그 후, 미러(115)는 원래의 위치로 복귀한다. 이 기간은 플라이백 기간이라고 하며, 플라이백 기간 동안에는 어떠한 이미지도 투영되지 않는다. 일부 예에서는, 인터레이싱 투영(interlaced projection)이 구현될 수 있는데, 예를 들어, 이미지가 상단에서 하단으로, 이어서 하단에서 상단으로(예를 들어 인터레이싱 방식으로) 투영된다. 일부 예에서는, 예를 들어 더 높은 수평 및 수직 축 주파수(예를 들어, 각각의 축에 대해 600Hz 내지 80kHz 등)를 포함하도록 리사주 타입 투영 기술이 구현될 수 있다.

일반적으로, 미러(115)에 대한 가변 위치 렌즈(123)의 변위는 동작 동안 동적으로 변경될 수 있다. 일부 예에서, 렌즈(123)는 전기 활성 중합체를 포함할 수 있다. 따라서, 렌즈(123)에 전류를 인가하는 것은 렌즈(123)를 물리적으로 변형할 수 있고, 결과적으로 렌즈(123)의 변위가 변할 수 있다. 일부 예에서, 렌즈(123)는 피에조 작동 강성 또는 중합체 렌즈일 수 있으며, 렌즈는 구동 신호로 작동되어, 렌즈는 상이한 위치로 물리적으로 이동한다. 일부 예에서, 구동 신호는 제어기(예를 들어, 도 17에 도시된 제어기(1790))에 의해 제공될 수 있다.

도 2-5는 시스템(101)의 다양한 예의 블록도를 도시한다. 이들 예는 도 1에 도시된 시스템(101)과 관련하여 설명되며, 특히 도시된 시스템의 컴포넌트는 편의성 및 명료성을 위해 유사한 숫자 지시를 사용할 수 있다는 점에 유의한다. 그러나, 예는 이와 관련하여 제한되지 않는다. 일반적으로, 예시적인 시스템은 하나 이상의 동적 렌즈를 포함하며, 초점 평면 상의 지점에 반사 광빔을 포커싱하기 위한 하나 이상의 광학 요소를 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 시스템(201)이 도시된다. 시스템(201)에서, 가변 위치 렌즈(123)와 투영 표면(102) 사이의 거리 A가 클수록 광원 발광 지점(119)과 가변 위치 렌즈(123) 사이의 거리 a는 더 작다. 거리 a와 거리 A 사이의 관계는 다음 식에 의해 정의할 수 있다.

여기서, a는 광원 발광 지점(119)으로부터 가변 위치 렌즈(123)까지의 거리이고, fp는 가변 위치 렌즈(123)의 초점 거리이고, A는 가변 위치 렌즈(123)로부터 투영 표면(102)까지의 거리이다. 예로서, 가변 위치 렌즈(123)가 초점 거리 fp=6mm를 갖고, 가변 위치 렌즈(123)로부터 투영 표면(102)까지의 거리 A가 20mm 내지 40mm의 범위 내에 있는 경우, 광원 발광 지점(119)으로부터 가변 위치 렌즈(123)까지의 거리 a는 8.57mm(A=20mm일 때)와 7.05mm(A=40mm일 때) 사이에서 변할 것이다. A는 예로서 광학 시스템(201)에 포함될 수 있는 삼각 측량 기술과 같은 특정 거리 측정 기술로 측정될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 가변 위치 렌즈(123)를 조정함으로써, 투영 표면(102)과 스캐닝 미러 시스템(115) 사이의 광 경로의 변화가 하나의 이미지 내에서 보상될 수 있다.

도 3을 참조하면, 시스템(301)이 도시된다. 시스템(301)에서, 가변 위치 렌즈(123)는 스캐닝 미러 시스템(115)과 투영 표면(102) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 시스템(101)은 광원(105)과 스캐닝 미러 시스템(115) 사이에 배치될 수 있는 고정 초점 거리 및/또는 정적 시준 렌즈(117)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 이 도면에 도시된 시스템(101)은 가변 위치 포커싱 렌즈(123)가 서브밀리미터 범위에서 스캐닝 광빔 포커싱 스폿 거리를 조정할 수 있도록 제공될 수 있다. 특히, 가변 위치 렌즈(123)의 변위는 지점(121 및/또는 125)의 실제 변위에 대응할 수 있다.

도 4를 참조하면, 시스템(401)이 도시된다. 시스템(401)에서, 가변 위치 렌즈(123)는 광원(105)과 스캐닝 미러 시스템(115) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 시스템(101)은 스캐닝 미러 시스템(115)과 투영 표면(102) 사이에 배치된 고정 초점 거리 및/또는 정적 투영 렌즈(124)를 포함할 수 있다. 이 도면에 도시된 시스템(101)은 투영 렌즈(124)가 가변 위치 렌즈(123)가 조작되어 투영 표면(102)에 투영되는 포커싱 이미지의 위치를 조정하는 동안 투영 렌즈(124)가 투영 이미지를 투영 표면(102)에 포커싱하도록 제공할 수 있다. 따라서, 이 도면에 도시된 시스템(101)은 투영 표면(102) 상의 포커싱 투영 이미지 위치의 더 큰 변위를 가능하게 한다. 일부 예에서, 이 시스템에 도시된 시스템(101)은 투영 이미지가 가상 초점 표면(140) 상에 포커싱되고 수 밀리미터만큼 변위되어 다른 가상 초점 표면(141 및/또는 142)(도 13-15 참조)에 포커싱됨으로써 사용자에 의해 인식될 이미지의 시각적 깊이를 변경해야 하는 착용식 디스플레이 응용에서 구현될 수 있다.

도 5를 참조하면, 시스템(501)이 도시된다. 시스템(501)에서, 가변 위치 렌즈(123)는 고정 초점 거리 및/또는 정적 시준 렌즈(117)와 스캐닝 미러 시스템(115) 사이에 배치될 수 있다. 렌즈(117)는 또한 광원(105)의 정면에 배치된다. 따라서, 이 도면에 도시된 시스템(101)은 스캐닝 미러 시스템(115)과 투영 표면(102) 사이에 배치되는 고정 초점 거리 및/또는 정적 투영 렌즈(124)를 포함한다. 일반적으로, 시준 렌즈(117)와 가변 위치 렌즈(123)의 조합은 예로서 다른 시스템에 비하여 투영 표면(102) 상의 포커싱 투영 이미지 위치의 더 큰 정밀도를 제공할 수 있다. 일부 예에서, 이 시스템에 도시된 시스템(101)은 투영 이미지가 가상 초점 표면(140)(도 13-15 참조) 상에 포커싱되고 수 밀리미터만큼 변위되어 다른 가상 초점 표면(141 및/또는 142)(도 13-15 참조)에 포커싱됨으로써 사용자에 의해 인식될 이미지의 시각적 깊이를 변경해야 하는 착용식 디스플레이 응용에서 구현될 수 있다.

도 6은 시간 t와 가변 위치 렌즈(123)로부터 투영 표면(102)까지의 거리 A 사이의 관계를 나타내는 차트(600)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 시간 t1에서, 거리 A는 d1과 동일하다. 이 위치에서, 지점(121)의 픽셀은 표면(102) 상에 투영된다. 이것은 거리 A의 최소값일 수 있다. 이 예에서, 지점(121)의 픽셀은 스캐닝 미러 시스템(115)에 가장 가까운 표면(102) 상의 픽셀일 것이다. 이어서, 거리 A가 시간 t2까지 선형적으로 증가하는 경우, 거리 A는 그의 최대값 d2일 수 있다. 이 위치에서, 지점(125)의 픽셀은 표면(102) 상에 투영된다. 이 경우, 지점(125)의 픽셀은 스캐닝 미러 시스템(115)으로부터 가장 먼 표면(102) 상의 픽셀일 것이다. 이어서, 가변 위치 렌즈(123)는 그의 초기 위치로 빠르게 복귀하며, 따라서 시간 t3에서 지점(121)의 픽셀에서 다시 시작하여 새로운 이미지가 스캐닝될 수 있다. 도시된 바와 같이, 가변 위치 렌즈(123)는 스캐닝 미러 시스템(115)의 느린 축의 이동만을 따르며, 이는 아래에서 더 상세히 설명된다. 그러나, 일부 예에서, 가변 위치 렌즈(123)는 스캐닝 미러 시스템(115)의 빠른 축의 이동을 따를 수 있거나, 가변 위치 렌즈(123)는 스캐닝 미러 시스템(115)의 느린 축 및 빠른 축 양자의 이동을 따를 수 있다.

도 7-10은 시스템(101)의 다양한 예의 블록도를 도시한다. 이들 예는 도 1에 도시된 시스템(101)과 관련하여 설명되며, 특히 도시된 시스템의 컴포넌트는 편의성 및 명료성을 위해 유사한 숫자 지시를 사용할 수 있다는 점에 유의한다. 그러나, 예는 이와 관련하여 제한되지 않는다.

도 7을 참조하면, 시스템(701)이 도시된다. 시스템(701)은 동적 렌즈로도 지칭되는 가변 초점 거리 렌즈(127)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 시스템(701)은 렌즈(123)(예로서, 도 1-5에 도시된 렌즈(123) 등) 대신 가변 초점 거리 렌즈(127)를 포함하도록 구현될 수 있다. 또한, 고정 초점 거리 및/또는 정적 시준 렌즈(117)가 광원(105)과 가변 초점 거리 렌즈(127) 사이에 배치된다. 시준 렌즈(117)에서 광원 발광 표면(119)까지의 거리는 일정하게 유지될 수 있다. 스캐닝 광빔(109)은 가변 초점 거리 렌즈(127)에 의해 포커싱된다. 따라서, 가변 초점 거리 렌즈(127)는 시준 렌즈(117)에 의해 시준된 광빔(109)을 가상 초점 표면에 또는 투영 표면(102)에 포커싱할 수 있다. 렌즈의 곡률을 동적으로 변경함으로써 초점 거리를 변경할 수 있다. 일부 예에서, 렌즈(127)는 전기 활성 중합체를 포함할 수 있다. 따라서, 렌즈(127)에 전류를 인가하는 것은 렌즈(127)를 물리적으로 변형시킬 수 있고, 결과적으로 렌즈(127)의 곡률이 변경될 수 있다. 일부 예에서, 렌즈(127)는 피에조 작동 강성 또는 중합체 렌즈일 수 있으며, 렌즈는 구동 신호로 작동되어, 렌즈는 형상을 물리적으로 변경하여 초점 거리를 동적으로 변경한다. 일부 예에서, 구동 신호는 제어기(예를 들어, 도 17에 도시된 제어기(1790))에 의해 제공될 수 있다.

도시된 바와 같이, 가변 초점 거리 렌즈(127)로부터 투영 표면(102)까지의 거리 B가 클수록, 렌즈의 초점 거리가 더 커진다. 가변 초점 거리 렌즈(127)의 초점 거리 f와 가변 초점 거리 렌즈(127)로부터 투영 표면(102)까지의 거리 B의 관계는 다음의 식에 의해 정의될 수 있다.

여기서, f는 가변 초점 거리 렌즈(127)의 초점 거리이고, B는 가변 초점 거리 렌즈(127)로부터 투영 표면(102)까지의 거리이다. 예로서, 가장 가까운 픽셀로부터 가장 먼 픽셀까지의 거리 B 변화가 20mm 내지 40mm의 범위 내에 있을 경우, 가변 초점 거리 렌즈(127)의 초점 거리 f는 20mm 내지 40mm의 범위 내에 있을 것이다. 거리 B 변화는 실제로 소정 응용에 대해 3mm 내지 300mm의 범위 내에 있을 수 있다.

도 8을 참조하면, 시스템(801)이 도시된다. 시스템(801)에서, 가변 초점 거리 렌즈(127)는 스캐닝 미러 시스템(115)과 투영 표면(102) 사이에 배치된다. 따라서, 고정 초점 거리 및/또는 정적 시준 렌즈(117)는 광원(105)과 스캐닝 미러 시스템(115) 사이에 배치된다. 따라서, 시스템(801) 및 특히 가변 초점 거리 포커싱 렌즈(127)는 범위(예를 들어, 수십 밀리미터 등)에 걸쳐 빔(109) 포커싱 스폿 거리를 정밀하게 조정할 수 있다. 이러한 구성에서, 가변 초점 거리 렌즈(127)의 초점 거리는 포커싱 스폿(121 및/또는 125)으로부터 가변 초점 거리 렌즈(127)까지의 실제 거리에 대응할 수 있다. 일부 예에서, 시스템(801)은 포커싱 스폿과 가변 초점 거리 렌즈(127) 사이의 거리가 큰 변화 범위를 가져야 하는 손목 시계 투영기에서 구현될 수 있다.

도 9를 참조하면, 시스템(901)이 도시된다. 시스템(901)에서, 가변 초점 거리 렌즈(127)는 고정 초점 거리 및/또는 정적 시준 렌즈(117)와 스캐닝 미러 시스템(115) 사이에 배치된다. 고정 초점 거리 및/또는 정적 시준 렌즈(117)는 또한 광원(105)의 정면에 배치된다. 또한, 시스템(901)은 스캐닝 미러 시스템(115)과 투영 표면(102) 사이에 배치되는 고정 초점 거리 및/또는 정적 투영 렌즈(124)를 포함한다. 따라서, 시스템(901) 및 특히 렌즈(124)는 투영 이미지를 투영 표면(102)에 포커싱하며, 가변 초점 거리 렌즈(127)는 투영 표면(102)에 투영되는 포커싱 이미지의 위치를 정밀하게 조정하기만 하면 된다.

도 10을 참조하면, 시스템(1001)이 도시된다. 시스템(1001)에서, 가변 초점 거리 렌즈(127)는 광원(105)과 스캐닝 미러 시스템(115) 사이에 배치된다. 또한, 고정 초점 거리 및/또는 정적 투영 렌즈(124)는 스캐닝 미러 시스템(115)과 투영 표면(102) 사이에 배치된다. 따라서, 시스템(1001) 및 특히 고정 초점 거리 및/또는 정적 투영 렌즈(124)는 투영 이미지를 투영 표면(102)에 포커싱하며, 가변 초점 거리 포커싱 렌즈(127)는 투영 표면(102)에 투영되는 포커싱 이미지의 위치를 정밀하게 조정하기만 하면 된다.

도 11은 시간 t와 가변 초점 거리 렌즈(127)의 초점 거리 f 사이의 관계를 나타내는 차트(1100)를 도시한다. 시간 t1에서, 초점 거리 f는 f1과 동일하다. 이 위치에서, 지점(121)에 투영된 픽셀은 표면(102) 상에 투영된다. 이것은 초점 거리 f가 취할 수 있는 최소값일 수 있다. 이 경우, 지점(121)의 픽셀은 스캐닝 미러 시스템(115)에 가장 가까운 표면(102) 상에 있을 것이다. 이제, 초점 거리 f는 시간 t2까지 선형적으로 증가한다. 이 시간에, 초점 거리 f는 그의 최대값 f2를 취한다. 이 위치에서, 지점(125)에 투영된 픽셀은 표면(102) 상에 투영되고 포커싱된다. 이 경우, 지점(125)의 픽셀은 스캐닝 미러 시스템(115)으로부터 가장 먼 표면(102) 상의 픽셀일 것이다. 이후, 가변 초점 거리 렌즈(127)는 광원(105)에 가까운 그의 초기 초점 거리 f1로 빠르게 복귀하며, 따라서 시간 t3에서 지점(121)의 픽셀에서 다시 시작하여 새로운 이미지가 스캐닝될 수 있다. 일부 예에서, 가변 초점 거리 렌즈(127)는 나중에 더 상세히 설명되는 바와 같이 스캐닝 미러 시스템(115)의 느린 축의 이동만을 따른다. 일부 예에서, 가변 초점 거리 렌즈(127)는 스캐닝 미러 시스템(115)의 빠른 축의 이동을 따를 수 있거나, 가변 초점 거리 렌즈(127)는 스캐닝 미러 시스템(115)의 느린 축 및 빠른 축 양자의 이동을 따를 수 있다.

일부 예에서, 전술한 광학 시스템(101) 또는 임의의 광학 시스템(예를 들어, 201, 301, 401, 501, 701, 801, 901, 1001 등)에서, 동적 렌즈(예로서, 렌즈(123), 렌즈(127), 양 렌즈(123 및 127) 등)는 미러 축(113)에 대해 배향될 수 있다. 일부 예에서, 전술한 광학 시스템(101) 또는 임의의 광학 시스템(예를 들어, 201, 301, 401, 501, 701, 801, 901, 1001 등)에서, 동적 렌즈(예로서, 렌즈(123), 렌즈(127), 양 렌즈(123 및 127) 등)는 미러 축(111)에 대해 배향될 수 있다.

일부 예에서, 전술한 광학 시스템(101) 또는 임의의 광학 시스템(예를 들어, 201, 301, 401, 501, 701, 801, 901, 1001 등)에서, 동적 렌즈(예로서, 렌즈(123), 렌즈(127), 양 렌즈(123 및 127) 등)는 동적 렌즈와 투영 영역 사이의 거리의 가장 큰 변화를 갖는 미러 축에 대해 배향될 수 있다. 일부 예에서, 거리(예를 들어, 거리의 변화 등)는 카메라 삼각 측량 기술에 의해, 거리 감지 디바이스에 의해 검출되거나, 미리 선택되거나 제공될 수 있다.

도 1b의 실선은 빠른 미러 축(예를 들어, 수직축(113))에 대응하고, 스캔 점선은 느린 미러 축(예를 들어, 수평축(111))에 대응한다는 점에 유의한다. 일부 예에서, 느린 축 진동은 가변 초점 거리 렌즈(127)의 초점 거리 변화 또는 가변 위치 렌즈(123)의 변위 변화와 동기화되어, 스캐닝 광빔(109)이 하나의 이미지 내에서도 항상 투영 표면(102) 상에 포커싱된 상태로 유지되게 한다. 스캐닝 미러 시스템(115)의 느린 축 및 빠른 축의 배향을 정확하게 선택함으로써, 표시된 수직선 각각에 대해 동적 렌즈의 하나의 조정 위치를 가질 수 있다. 특정 예로서, 640개의 수직선 및 60Hz의 리프레시 레이트를 갖는 투영 이미지에 대해, 최소값과 최대값 사이의 동적 렌즈의 변위 또는 초점 거리 변화는 1/60s=16ms 내에서 동적으로 조정될 수 있다.

도 12는 본 개시의 예시적인 구현을 나타낸다. 특히, 이 도면은 예를 들어 독서용 안경, 선글라스, 스마트 안경 등과 같이 안경으로도 지칭되는 한 쌍의 안경으로서 구현될 수 있는 착용식 디바이스(1200)를 나타낸다. 그러나, 본 개시는 이와 관련하여 제한되지 않으며, 예를 들어 개시된 광학 시스템은 헬멧, 바이저, 바람막이 등을 위한 다양한 헤드 업 디스플레이를 포함할 수 있다. 특히, 디바이스(1200)는 증강 및/또는 가상 현실 안경일 수 있다. 디바이스(1200)는 2DOF MEMS 기반 래스터 스캐닝 투영기(139-1 및 139-2)를 포함할 수 있다. 투영기(139)는 전술한 임의의 광학 시스템(예를 들어, 시스템(101, 201, 301, 401, 501, 701, 801, 901, 1001) 등)을 포함할 수 있다. 특히, 각각의 투영기(139)는 광원(105), 동적 렌즈(예를 들어, 렌즈(123), 렌즈(127) 등) 및 스캐닝 미러 시스템(115)을 포함할 수 있다. 투영기(139)는 안경 프레임의 좌측 및 우측 각각에 장착된다. 예를 들어, 투영기(139-1)는 위치(132)에서 프레임 상에 장착되고, 투영기(139-2)는 위치(133)에서 프레임 상에 장착된다.

각각의 투영기(139)는 독립적인 이미지를 투영한다. 특히, 투영기(139-1)는 이미지(135)를 안경 렌즈(137) 상에 투영하고, 투영기(139-2)는 이미지(136)를 안경 렌즈(138) 상에 투영한다. 릴레이 옵틱스로도 지칭되는 안경 렌즈(137 및 138)는 사용자가 실제 옥외 이미지 및 투영 이미지를 동시에 볼 수 있게 하는 홀로그래픽 타원체 또는 광 회절 기반 투시(see-through) 또는 비투시(non-see-through) 결합기일 수 있다. 렌즈(137 및 138)는 광섬유 또는 광섬유 다발을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 안경 렌즈(137 및 138)는 반투명할 수 있다.

안경 렌즈(137 및 138)에 투영된 이미지(135 및 136)는 결합기에 의해 사용자의 눈 동공 위치(예를 들어, 도 13-15의 위치(45))를 향하여 반사된다. 반사 빔은 사용자가 사용자의 눈 렌즈의 광학적 특성을 조절할 필요없이 이미지를 무한 시각 깊이를 갖는 것으로 인식하도록 시준될 수 있다.

반사 빔을 시준하기 위해, 투영 이미지는 안경 렌즈(137 및 138) 앞에 포커싱될 수 있다. 특히, 이미지는 가상 표면 상에 포커싱될 수 있다. 이것은 도 13-15에 더 상세히 도시된다. 이들 도면을 함께 참조하면, 시스템(1200)의 일부가 더 상세히 도시된다. 특히, 이들 도면은 투영 표면(예를 들어, 안경 렌즈(138))에 근접한 가상 평면으로도 지칭되는 가상 표면(140) 상에 포커싱되는 투영 이미지를 도시한다. 이들 도면은 안경 렌즈(138)와 관련하여 설명되지만, 이들은 안경 렌즈(137) 또는 전술한 투영 표면(102)에 적용될 수 있다. 예는 이와 관련하여 제한되지 않는다. 가상 평면은 반드시 수학적 평면일 필요는 없을 수 있다는 점에 유의한다. 이들 도면에 도시된 가변 위치 렌즈(123)는 대신에 가변 초점 거리 렌즈(127)일 수 있다는 점에도 유의한다. 일부 예에서, 가상 표면(140)은 평면, 구형, 비구면, 다면 또는 자유 형상을 가질 수 있다. 일부 예에서, 표면(140)의 형상은 시스템에 구현된 빔 결합기에 의해 정의될 수 있다.

일부 예에서, 투영 표면(138) 및 가상 초점 표면(140, 141 및/또는 142)은 평행하다. 일부 예에서, 가상 초점 표면(140, 141 및/또는 142)은 예를 들어 도 14에 도시된 바와 같이 만곡될 수 있다. 따라서, 관찰자는 망막의 곡률에 부합하는 가상 이미지를 인식할 수 있고, 따라서 인식되는 가상 이미지는 관찰자에 의해 훨씬 더 자연스럽게 인식될 수 있다. 투영 표면(138)은 가상 초점 표면과 동일한 형상을 가질 수 있거나 갖지 않을 수 있다.

일부 예에서, 안경 렌즈(138)에 의해 반사된 빔은 예를 들어 도 15에 도시된 바와 같이 발산할 수 있다. 반사 광이 발산하기 위해, 투영 이미지(예를 들어, 이미지의 픽셀을 정의하는 각각의 광빔(109))는 안경 렌즈(138)와 가상 초점 표면(40) 사이에 포커싱된다. 대안적인 가상 초점 표면(141 및 142)도 도시된다. 초점 표면(예를 들어, 표면(140, 141, 142) 등)이 안경 렌즈(138)에 가까울수록 이미지의 시각적 깊이가 더 가깝게 보일 것이라는 점에 유의한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 가상 초점 표면 또는 가상 평면이라는 용어는 이차원에서(평면 가상 표면의 경우) 또는 삼차원에서(전술한 바와 같은 구면, 비구면, 다면 또는 자유 형상의 경우) 초점의 집합에 의해 정의되는 가상 표면을 지칭하는 것을 의도하며, 각각의 지점은 이미지의 특정 픽셀에 대응하는 개별 광빔의 초점이다.

도 13-15의 예에서, 초점 평면은 투영 표면(138) 앞에 위치한다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 즉, 가상 초점 표면은 투영 표면(138)과 스캐닝 미러 배열(115) 사이에 위치한다. 그러나, 가상 초점 표면은 대안으로서 투영 표면과 일치하거나 그 뒤에 위치할 수 있다. 거리 인식을 정의하는 것은 투영 표면 상의 빔 스폿 크기가 아니라, 투영 표면(102)에 도달하는 광빔(예를 들어, 도 1의 빔(109))의 수렴/발산 각도라는 점에 유의해야 한다. 본 개시에 따르면, 렌즈(127)의 초점 거리를 조정함으로써 또는 이동식 렌즈(123)를 변위시킴으로써 그러한 빔 각각의 각도를 변경하는 것이 가능하다. 이는 투영 표면(102) 상의 픽셀 스폿 크기를 변경할 것이다.

도 16은 본 개시의 예시적인 구현을 나타낸다. 특히, 이 도면은 예를 들어 스마트 시계와 같은 손목 시계로서 구현될 수 있는 착용식 디바이스(1600)를 나타낸다. 디바이스(1600)는 디바이스(1600)의 하우징(148) 내에 배치된 2DOF MEMS 기반 스캐닝 투영기(139)를 포함할 수 있다. 투영기(139)는 예를 들어 착용자의 손(149) 등과 같은, 디바이스(1600)에 가까운 표면 상에 이미지를 투영하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 투영기(139)는 느린 이동 미러 축(예를 들어, 축(111) 등)이 디바이스 내의 동적 렌즈(예로서, 렌즈(123, 127) 등)와 근접 표면 사이의 거리의 가장 큰 변화를 갖는 디바이스(1600)에 가까운 표면(예로서, 착용자의 손등 등) 상의 방향을 따라 배향되도록 배향될 수 있다.

도 17은 예시적인 광학 시스템(1700)의 블록도를 도시한다. 광학 시스템(1600)은 예를 들어 전술한 광학 시스템(101, 201, 301, 401, 501, 701, 801, 901 및/또는 1001)과 같은 본 명세서에서 설명된 임의의 광학 시스템에서 구현될 수 있다. 일반적으로, 광학 시스템(1700)은 이미지의 투영 동안 이미지의 픽셀을 동적으로 포커싱하여 투영 표면 상에 이미지를 투영함으로써 깊이의 인식 및/또는 이미지에 대한 인식된 거리를 제공하도록 구현될 수 있다. 특히, 시스템(1700)은 미러(1715) 및 다수의 동적 렌즈(1720)를 포함할 수 있다. 미러(1715) 및 동적 렌즈(1720)는 광학적으로 결합되며, 따라서 미러(1715) 및 동적 렌즈(1720)는 광빔을 수신하고 광빔을 디스플레이 표면 위에 스캐닝하면서 스캐닝 광빔을 동적으로 포커싱하여 투영 이미지의 개별 픽셀을 포커싱할 수 있다. 시스템(1700)은 동작 동안 미러(1715)가 수신 광빔을 스캐닝하고 동적 렌즈(1720)가 수신 및/또는 스캐닝 광빔을 포커싱하게 하기 위해 미러(1715) 및 동적 렌즈(1720)에 동작 가능하게 결합된 제어기(1790)를 더 포함할 수 있다.

일반적으로, 제어기(1790)는 하드웨어를 포함할 수 있고, 제어기(1790)로 하여금 미러(1715) 및 동적 렌즈(1720)에 하나 이상의 제어 신호를 전송하게 하기 위한 명령어를 실행하도록 구성될 수 있으며, 제어 신호는 미러(1715)가 다수의 축에 대해 회전하게 하고, 동적 렌즈(1720)가 변위되고/되거나 렌즈(1720)의 초점 거리를 조정하게 한다.

제어기(1790)는 눈 추적 컴포넌트(1792)를 포함할 수 있다. 눈 추적 컴포넌트(1792)는 카메라, 또는 LED, VCSEL, 마이크로 LED, RCLED 또는 레이저 기반 조명원 및 광센서, 예로서 포토다이오드 또는 포토다이오드 어레이의 조합을 포함할 수 있다. 눈 추적 컴포넌트(1792)는 사용자 또는 착용자의 눈의 위치 또는 시점을 추적 및/또는 결정하도록 구성될 수 있다.

제어기(1790)는 거리 측정 컴포넌트(1794)를 포함할 수 있다. 거리 측정 컴포넌트(1794)는 카메라, 또는 LED, VCSEL, 마이크로 LED, RCLED 또는 레이저 기반 조명원 및 광 센서, 예로서 포토다이오드 또는 포토다이오드 어레이의 조합을 포함할 수 있다. 거리 측정 컴포넌트(1794)는 관찰자로부터의 물체의 겉보기 거리를 결정하기 위해 눈 추적 컴포넌트(1792)에 동작 가능하게 결합될 수 있으며(그리고 일부 예에서는 동일한 구조로 구현될 수 있으며), 물체는 표면(102) 상에 투영될 가상 이미지 내에 있다.

제어기(1790)는 콘텐츠 변경 컴포넌트(1796)를 포함할 수 있다. 콘텐츠 변경 컴포넌트(1796)는 가상 초점 표면(예를 들어, 표면(140, 141, 142) 등) 및 투영 이미지(예로서, 이미지(135, 136) 등)를 변경하여 투영될 이미지 내의 물체의 겉보기 크기 및 위치를 조정하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 가상 초점 표면 및 투영 이미지는 이차원에서 변경된다. 일부 예에서, 가상 초점 표면 및 투영 이미지는 삼차원에서 변경된다.

일부 예에서, 콘텐츠 변경 컴포넌트(1796)는 투영 표면(예를 들어, 표면(102), 표면(137), 표면(138), 표면(149) 등) 전반에서 이미지의 해상도를 변경함으로써 투영될 이미지를 변경할 수 있다. 예를 들어, 컴포넌트(1796)는 투영 이미지에서 선택된 이미지 변조 전달 함수(MTF) 또는 광학 전달 함수(OTF)를 유지할 수 있다. MTF는 투영 표면 상의 이미지의 다양한 위치의 픽셀 간의 콘트라스트와 관련될 수 있다. 따라서, 컴포넌트(1796)는 2개의 연속 픽셀을 2개의 상이한 시간에 펄스화하여 투영 표면 상의 2개의 상이한 위치를 유발함으로써 그들 픽셀을 구별하도록 구성될 수 있다.

일부 예에서, 콘텐츠 변경 컴포넌트(1796)는 픽셀 스폿 크기를 변경함으로써 또는 광원(예를 들어, 광원(105) 등)의 펄스화를 조정함으로써 투영 이미지를 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 온-10ns(제1 픽셀), 오프-1ns, 온-10ns(제2 픽셀)에 기초하여 이미지를 투영하는 대신에, 컴포넌트(1796)는 이미지가 펄스 온-10ns(제1 픽셀), 오프-10ns, 온-10ns(제2 픽셀)에 기초하여 투영되는 것을 지정하도록 구성될 수 있다. 따라서, 광원(예를 들어, 광원(105))이 오프일 때, 투영 표면 상에 흑색 부분이 생성된다. 따라서, 2개의 스폿 간의 휘도 차이가 원하는 MTF 콘트라스트보다 큰 경우에 2개의 픽셀이 검출될 수 있다.

투영 표면 상의 이미지 해상도를 변경하는 것은 투영 가상 이미지의 이미지 해상도가 변경된다는 것을 반드시 의미하지는 않는다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 라인당 1000 픽셀이 투영 표면(예를 들어, 138) 상에 투영될 수 있지만, 가상 표면(예컨대, 140) 상에서는 픽셀이 오버랩될 수 있다. 따라서, 유효 해상도가 투영 표면 상에서 1 픽셀 정도로 낮은 상황이 존재한다(이는 서로 오버랩되는 하나의 픽셀 다발만이 보일 수 있기 때문이다). 그러나, 가상 이미지의 경우, 이것은 "줌잉된" 것으로서 인식될 수 있다. 특히, 동일한 픽셀이 존재하지만 서로 분리되어 있기 때문에 최대 해상도가 인식될 수 있다. 따라서, 주어진 MTF 값으로 인해 픽셀을 서로 구별할 수 있다.

일부 예에서, 콘텐츠 변경 컴포넌트(1796)는 다수의 픽셀(예를 들어, 4개의 픽셀, 8개의 픽셀 등)이 투영 표면 상에서 구별될 수 있도록 투영 이미지를 변경할 수 있다. 따라서, 단일 픽셀이 투영 표면 상에서 구별되는 경우에 비해 투영 표면 상에서 초점이 증가되지만, 가상 이미지는 여전히 동일한 해상도를 가질 수 있다.

일부 예에서, 제어기(1790)는 시스템이 상이한 인식 위치에 완전한 이미지를 투영하게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 이미지 프레임 또는 하나의 프레임 세트가 하나의 위치에 투영될 수 있고, 후속 이미지 또는 프레임 세트가 다른 위치에 투영될 수 있다. 따라서, 인식되는 투영 거리는 가상 이미지를 투영하는 동안 설정될 수 있으며, 따라서 가상 이미지가 올바른 위치에서 인식될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 2m 떨어진 의자를 보고 있는 경우, 시스템(1700)은 20m 떨어져 앉아 있는 것이 아니라 2m 떨어진 의자에 앉아 있는 것으로 인식되는 아바타의 가상 이미지를 투영하도록 구성될 수 있으며, 이는 아바타가 의자와 다른 위치에서 인식되게 할 것이다.

일부 예에서, 제어기(1790)는 시스템이 다수의 상이한 인식 거리에 동일한 이미지의 일부를 투영하여, 예를 들어 가상 이미지 내의 물체가 관찰자에 대해 움직이고 있다는 느낌을 생성하거나, 단순히 가상 이미지의 상이한 부분이 상이한 인식 거리를 갖는 정적 가상 이미지를 표시하게 하도록 구성될 수 있다.

일반적으로, 본 명세서에서 설명되는 광학 시스템은 예를 들어 단안 디바이스, 쌍안 디바이스, 헤드 업 디스플레이, 홀로그래픽 시스템 등과 같은 임의의 다양한 상이한 광학 투영 디바이스에서 구현될 수 있다. 따라서, 제어기(1790)는 시스템이 2D(거리 인식을 가짐) 또는 실제 3D 이미지를 생성하게 하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 단안 디바이스는 예를 들어 이미지의 상단이 무한 거리에서 인식되고 이미지의 하단이 짧은 거리에서 인식되는 경우와 같이 연속 깊이 변경을 갖는 것으로서 인식되게 3D 가상 이미지를 투영하도록 구현될 수 있다.

다른 예로서, 착용식 디바이스가 쌍안 시스템에서 구현될 수 있다. 제어기(1790)는 시스템이 상이한 이미지 간의 시프팅에 의해 그리고 원근 이미지 렌더링에 의해 실제 3D 환경을 투영하게 하도록 구성될 수 있다. 3D 이미지의 인식을 더 향상시키기 위해, 가상 이미지 거리가 물리적으로 조정된다는 점에서 원근 렌더링이 물리적으로 생성될 수 있다.

일부 예에서, 광학 시스템은 부분적으로 투과하고 부분적으로 반사하는 홀로 그래픽 트랜스-리플렉터(holographic trans-reflector) 또는 홀로그래픽 광학 요소를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 광학 시스템은 사용자의 눈 동공을 향하여 광을 재지향하도록 구성된 볼륨 홀로그램 트랜스-리플렉터를 포함할 수 있다. 특히, 홀로그램은 홀로그램 상의 동일한 위치에 포커싱되는 다양한 파장의 동일한 픽셀을 나타내는 다수의 빔을 사용자의 눈 동공 내의 다수의 위치로 공간적으로 반사하여 다수의 눈 상자(eyebox)를 생성하도록 구성될 수 있다. 눈 상자는 관찰자가 그의 눈을 움직일 때 이미지를 여전히 볼 수 있는 영역이라는 점에 유의한다. 따라서, 전체 눈 상자의 크기를 확대하기 위해, 광빔의 크기를 확대하는 대신에, 각각의 픽셀이 3개의 상이한 파장을 갖는 3개의 광원을 사용함으로써 다수의 예를 들어 3개의 광빔에 의해 반사될 수 있다. 일부 예에서, 다수의 광빔의 파장은 동일하거나 유사한 컬러로서 인식되도록 서로 가까울 수 있다.

예를 들어, 640nm, 645nm, 650nm의 파장을 갖는 3개의 적색 광원이 선택될 수 있다. 홀로그램은 이 경우에 파장 다중화 홀로그램이므로, 홀로그램이 망막에서 3개의 상이한 공간 위치에 3개의 빔을 재지향할 수 있도록 상이한 파장이 사용될 수 있다. 이러한 종류의 홀로그램은 광빔이 동일 지점(이 지점은 스캐닝 작업이 진행됨에 따라 움직임)에서 그리고 동시에 홀로그래픽 확산기의 역할을 하는 홀로그램 표면에 도달하는 경우에도 상이한 파장의 광을 상이한 방향으로 재지향할 수 있다. 실제로 그렇게 할 때 그리고 다수의 빔 각각이 동일한 픽셀을 나타내는 경우에, 이들 빔이 눈을 향해 반사되어 상이한 위치에서 눈에 도달하게 함으로써, 사용자는 눈을 움직일 때 하나의 빔으로부터 다른 빔으로 "스위칭"하지만, 이들 모두는 동일한 픽셀을 나타내므로, 관찰자는 눈 상자를 스위칭하는 동안 동일한 이미지를 보게 될 것이다. 그러면, 이것은 관찰자에게 더 큰 눈 상자로 인식될 것이다.

따라서, 제어기(1790)는 이러한 다중화 홀로그램을 포함하는 시스템이 홀로그래픽 확산기 상의 동일한 위치에 광빔을 투영하고 동적 렌즈(123 및/또는 127)를 동적으로 조정하여 다양한 초점을 생성하여 다양한 인식 거리를 갖는 가상 이미지를 생성하게 하도록 구성될 수 있다. 제어기(1790)는 투영 이미지의 각각의 픽셀에 대해 동적 렌즈(123 및/또는 127)를 개별적으로 조정할 수 있다. 따라서, 다수의 눈 상자가 주어진 시간에 생성될 수 있으며, 각각의 눈 상자는 상이한 인식 거리를 갖는 동일한 가상 이미지를 나타낼 수 있다. 따라서, 이 예에서, 관찰자는 단지 상이한 눈 상자를 봄으로써 3개의 상이한 인식 가상 이미지 거리 사이에서 주어진 시간에 선택할 수 있다.

제어기(1790)는 시스템이 다수의 광빔을 사용자의 망막에서 동일한 위치로 지향하여 주어진 시간에 단일 눈 상자를 생성하게 하도록 구성될 수 있다. 특히, 제어기(1790)는 각각의 광빔에 대해 동적 렌즈(123 및/또는 127)를 개별적으로 조정하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어 렌즈(127)의 초점 거리는 제1 광빔에 대해 제1 초점 거리로 그리고 제2 광빔에 대해 제2 초점 거리로 조정될 수 있다.

일부 예에서, 제어기(1790)는 동적 렌즈(123 및/또는 127)를 픽셀별로 그리고/또는 이미지 프레임별로 조정할 수 있다. 전술한 다중 광빔 홀로그래픽 시스템은 유사한 컬러의 사용과 관련하여 설명되었지만, 상이한 컬러의 다수의 빔을 투영하는 시스템이 구현될 수 있다는 점에 유의한다. 따라서, 제어기(1790)는 광빔의 다양한 파장에 기초하여 투영 가상 이미지의 인식 거리를 조정하도록 구성될 수 있다.

도 18은 투영 표면 상에 광빔을 포커싱하기 위한 논리 흐름(1800)을 도시한다. 논리 흐름(1800)은 블록 1810에서 시작될 수 있다. 블록 1810 "투영 표면으로 반사될 광빔을 수신"에서, 미러(115)는 예를 들어 광빔(109)과 같은 광빔을 수신할 수 있다. 특히, 광원(105)은 미러(115)에 의해 수신되는 광빔(109)을 방출할 수 있다. 제어기(1790)는 미러(115)가 투영 표면(102) 상에 가상 이미지를 투영하는 이미지 래스터 스캐닝 동작을 구현하게 하도록 구성될 수 있다.

블록 1820 "투영 표면 상에 광빔을 포커싱하기 위한 거리를 결정"에서 계속하여, 제어기(1790)는 투영 표면 상에 광빔을 포커싱하기 위한 거리를 결정할 수 있다. 더 구체적으로, 제어기(1790)는 동적 렌즈(예를 들어, 동적 렌즈(123, 127) 등)와 투영 표면(예컨대, 투영 표면(102) 등) 사이의 거리를 결정할 수 있다. 더 구체적으로, 제어기(1790)는 광빔(109)을 포커싱하고 픽셀을 투영할 투영 표면(102) 상의 지점(예를 들어, 지점(121), 지점(125) 등)과 동적 렌즈 사이의 거리를 결정할 수 있다.

블록 1830 "결정된 거리에 기초하여 동적 렌즈를 조정하여 투영 표면 상의 지점에 광빔을 포커싱"에서 계속하여, 제어기(1790)는 렌즈(123 및/또는 127)에 제어 신호를 전송하여 렌즈가 동적으로 조정(예를 들어, 변위, 초점 거리 변경 등)하여 광빔을 투영 표면 상의 지점에 포커싱하게 하도록 구성될 수 있다.

도 19는 저장 매체(2000)의 실시예를 도시한다. 저장 매체(2000)는 제조물을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 저장 매체(2000)는 임의의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 또는 기계 판독 가능 매체, 예로서 광학, 자기 또는 반도체 저장소를 포함할 수 있다. 저장 매체(2000)는 다양한 타입의 컴퓨터 실행 가능 명령어(예를 들어, 2002)를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장 매체(2000)는 기술(1800)을 구현하기 위한 다양한 타입의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 저장할 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 또는 기계 판독 가능 저장 매체의 예는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리, 이동식 또는 비이동식 메모리, 소거 가능 또는 소거 불가능 메모리, 기입 가능 또는 재기입 가능 메모리 등을 포함하여 전자 데이터를 저장할 수 있는 임의의 유형적인 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행 가능 명령어의 예는 소스 코드, 컴파일 코드, 해석 코드, 실행 가능 코드, 정적 코드, 동적 코드, 객체 지향 코드, 비주얼 코드 등과 같은 임의의 적합한 타입의 코드를 포함할 수 있다. 예는 이와 관련하여 제한되지 않는다.

도 20은 예시적인 시스템 실시예의 도면이며, 특히 다양한 요소를 포함할 수 있는 플랫폼(3000)을 도시한다. 예를 들어, 이 도면은 플랫폼(시스템)(3000)이 프로세서/그래픽 코어(3002), 칩셋/플랫폼 제어 허브(PCH)(3004), 입출력(I/O) 디바이스(3006), 랜덤 액세스 메모리(RAM)(예로서, 동적 RAM(DRAM))(3008) 및 판독 전용 메모리(ROM)(3010), 디스플레이 전자 기기(3020), 디스플레이(3022)(예를 들어, 시스템(101, 201, 301, 401, 501, 701, 801, 901, 1001, 1200, 1600, 1700) 등과 같은 전술한 광학 시스템을 포함함), 및 다양한 다른 플랫폼 컴포넌트(3014)(예로서, 팬, 교차 흐름 송풍기, 히트 싱크, DTM 시스템, 냉각 시스템, 하우징, 통풍구 등)를 포함할 수 있다는 것을 도시한다. 시스템(3000)은 또한 무선 통신 칩(3016) 및 그래픽 디바이스(3018)를 포함할 수 있다. 그러나, 실시예는 이들 요소로 제한되지 않는다.

도시된 바와 같이, I/O 디바이스(3006), RAM(3008) 및 ROM(3010)은 칩셋(3004)을 통해 프로세서(3002)에 결합된다. 칩셋(3004)은 버스(3012)에 의해 프로세서(3002)에 결합될 수 있다. 따라서, 버스(3012)는 다수의 라인을 포함할 수 있다.

프로세서(3002)는 하나 이상의 프로세서 코어를 포함하는 중앙 처리 유닛일 수 있고, 임의 수의 프로세서 코어를 갖는 임의 수의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(3002)는 예를 들어 CPU, 다중 처리 유닛, 축소 명령어 세트 컴퓨터(RISC), 파이프라인을 갖는 프로세서, 복합 명령어 세트 컴퓨터(CISC), 디지털 신호 프로세서(DSP) 등과 같은 임의 타입의 처리 유닛을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서(3002)는 개별 집적 회로 칩 상에 배치된 다수의 개별 프로세서일 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서(3002)는 통합 그래픽을 갖는 프로세서일 수 있고, 다른 실시예에서 프로세서(3002)는 그래픽 코어 또는 코어들일 수 있다.

일부 실시예는 "일 실시예" 또는 "실시예"라는 표현 및 그의 파생어를 함께 사용하여 설명될 수 있다. 이들 용어는 실시예와 관련하여 설명되는 특정 특징, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 명세서의 다양한 곳에서의 "일 실시예에서"라는 문구의 출현은 모두가 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 일부 실시예는 "결합" 및 "접속"이라는 표현 및 이들의 파생어를 함께 사용하여 설명될 수 있다. 이들 용어는 반드시 서로에 대한 동의어로서 의도되지는 않는다. 예를 들어, 일부 실시예는 2개 이상의 요소가 서로 직접 물리적 또는 전기적으로 접촉한다는 것을 나타내기 위해 "접속" 및/또는 "결합"이라는 용어를 사용하여 설명될 수 있다. 그러나, "결합"이라는 용어는 2개 이상의 요소가 서로 직접 접촉하지는 않지만 여전히 서로 협력하거나 상호 작용한다는 것을 의미할 수도 있다. 또한, 상이한 실시예로부터의 양태 또는 요소가 조합될 수 있다.

요약서는 독자가 기술 개시의 특성을 신속하게 확인할 수 있도록 제공됨을 강조한다. 이것은 청구항의 범위 또는 의미를 해석하거나 제한하는 데 사용되지 않을 것이라는 이해와 함께 제출된다. 또한, 전술한 상세한 설명에서는, 개시를 간소화할 목적으로 다양한 특징이 단일 실시예에서 함께 그룹화된다는 것을 알 수 있다. 이러한 개시 방법은 청구되는 실시예가 각각의 청구항에 명시적으로 기재된 것보다 많은 특징을 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이하의 청구항이 나타내는 바와 같이, 발명의 주제는 단일의 개시된 실시예의 모든 특징보다 적은 특징에 존재한다. 따라서, 이하의 청구항은 상세한 설명에 포함되며, 각각의 청구항은 개별 실시예로서 그 자신에 의거한다. 첨부된 청구항에서, "포함하는(including)" 및 "에 있어서(in which)"라는 용어는 각각 "포함하는(comprising)" 및 "에 있어서(wherein)"이라는 각각의 용어의 평문 영어 등가어로서 사용된다. 또한, "제1", "제2", "제3" 등의 용어는 단지 라벨로 사용되며, 그들의 객체에 수치적 요구를 부과하는 것을 의도하지 않는다.

위에서 설명한 것은 개시된 아키텍처의 예를 포함한다. 물론, 컴포넌트 및/또는 방법의 모든 상상 가능한 조합을 설명하는 것은 가능하지 않지만, 이 분야의 통상의 기술자는 많은 추가 조합 및 교환이 가능하다는 것을 인식할 수 있다. 따라서, 새로운 아키텍처는 첨부된 청구항의 사상 및 범위 내에 있는 그러한 모든 변형, 변경 및 변화를 포함하는 것으로 의도된다. 상세한 개시는 이제 추가 실시예와 관련된 예를 제공하고자 한다. 아래에 제공된 예는 제한을 의도하지 않는다.

예 1. 광빔을 수신하고 상기 수신 광빔을 반사하기 위한 스캐닝 미러와, 초점 평면 상의 복수의 지점에 상기 반사 광빔을 포커싱하기 위한 동적 광학 렌즈와 - 상기 복수의 지점 중 제1 지점은 상기 동적 광학 렌즈로부터 상기 복수의 지점 중 제2 지점과 다른 거리에 있음 -, 상기 동적 광학 렌즈에 제어 신호를 전송하여, 상기 동적 광학 렌즈가 상기 수신 광빔의 반사 동안 조정되어 상기 수신 광빔을 적어도 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점에 포커싱하게 하기 위한 제어기를 포함하는 장치.

예 2. 예 1에 있어서, 상기 동적 광학 렌즈는 가변 위치 렌즈이고, 상기 제어기는 상기 가변 위치 렌즈에 제어 신호를 전송하여 상기 가변 위치 렌즈가 상기 스캐닝 미러에 대해 위치를 변경하게 하는 장치.

예 3. 예 1에 있어서, 상기 동적 광학 렌즈가 가변 초점 거리 렌즈이고, 상기 제어기는 상기 가변 초점 거리 렌즈에 제어 신호를 전송하여 상기 가변 초점 거리 렌즈가 초점 거리를 변경하게 하는 장치.

예 4. 예 1에 있어서, 상기 스캐닝 미러는 제1 축 및 상기 제1 축과 상이한 제2 축 주위에서 회전 가능한 장치.

예 5. 예 1에 있어서, 상기 스캐닝 미러는 투영 표면에 이미지를 투영하고, 상기 초점 평면은 상기 투영 표면과 일치하는 장치.

예 6. 예 1에 있어서, 상기 스캐닝 미러는 투영 표면에 이미지를 투영하고, 상기 초점 평면은 상기 투영 표면에 근접하는 장치.

예 7. 예 5 또는 6에 있어서, 상기 투영 표면은 상기 광빔의 일부를 반사하고, 상기 동적 광학 렌즈는 상기 광빔을 상기 초점 평면 상에 포커싱하여 상기 광빔의 상기 반사된 일부는 시준되거나 발산함으로써 투영 이미지가 투영 가상 이미지로서 인식되는 장치.

예 8. 예 7에 있어서, 상기 초점 평면은 가상 초점 표면인 장치.

예 9. 예 7에 있어서, 상기 투영 표면은 반투명한 장치.

예 10. 예 1에 있어서, 상기 스캐닝 미러와 투영 표면 사이에 배치된 적어도 하나의 광학 요소를 포함하고, 상기 적어도 하나의 광학 요소는 상기 반사 광빔을 수렴시키고 상기 수렴된 광빔을 상기 투영 표면으로 재지향시키는 장치.

예 11. 예 1에 있어서, 상기 반사 광을 포커싱하기 위해 상기 스캐닝 미러와 상기 초점 평면 사이에 배치된 고정 위치 투영 렌즈를 포함하는 장치.

예 12. 예 1에 있어서, 상기 동적 광학 렌즈는 상기 수신 광빔에 관하여 상기 스캐닝 미러 앞에 배치되는 장치.

예 13. 예 1에 있어서, 상기 초점 평면은 투영 표면을 포함하는 장치.

예 14. 예 1에 있어서, 상기 초점 평면은 평면, 구면, 비구면 또는 다면인 장치.

예 15. 이미지를 투영하기 위한 시스템으로서, 광빔을 방출하기 위한 광원과, 상기 광빔을 수신하고, 상기 수신 광빔을 반사하기 위한 스캐닝 미러와, 초점 평면 상의 복수의 지점에 상기 반사 광빔을 포커싱하기 위한 동적 광학 렌즈와 - 상기 복수의 지점 중 제1 지점은 상기 동적 광학 렌즈로부터 상기 복수의 지점 중 제2 지점과 다른 거리에 있음 -, 상기 동적 광학 렌즈에 제어 신호를 전송하여, 상기 동적 광학 렌즈가 상기 수신 광빔의 반사 동안 조정되어 상기 수신 광빔을 적어도 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점에 포커싱하게 하기 위한 제어기를 포함하는 시스템.

예 16. 예 15에 있어서, 상기 스캐닝 미러는 상기 광빔을 투영 표면 상으로 반사하고, 상기 투영 표면은 상기 광빔의 일부를 반사하고, 상기 동적 광학 렌즈는 상기 초점 평면 상에 상기 광빔을 포커싱하여 상기 광빔의 상기 반사된 일부는 시준되거나 발산함으로써 투영 이미지가 투영 가상 이미지로서 인식되는 시스템.

예 17. 예 16에 있어서, 상기 투영 표면을 포함하는 시스템.

예 18. 예 17에 있어서, 상기 투영 표면은 안경 렌즈, 헬멧 바이저 또는 바람막이인 시스템.

예 19. 예 17에 있어서, 상기 투영 표면은 반투명한 시스템.

예 20. 예 16에 있어서, 상기 초점 평면은 상기 투영 표면과 일치하는 시스템.

예 21. 예 16에 있어서, 상기 초점 평면은 상기 투영 표면에 근접하는 시스템.

예 22. 예 16에 있어서, 상기 동적 광학 렌즈는 가변 위치 렌즈이고, 상기 제어기는 상기 가변 위치 렌즈에 제어 신호를 전송하여 상기 가변 위치 렌즈가 상기 스캐닝 미러에 대해 위치를 변경하게 하는 시스템.

예 23. 예 15에 있어서, 상기 동적 광학 렌즈가 가변 초점 거리 렌즈이고, 상기 제어기는 상기 가변 초점 거리 렌즈에 제어 신호를 전송하여 상기 가변 초점 거리 렌즈가 초점 거리를 변경하게 하는 시스템.

예 24. 예 15에 있어서, 상기 스캐닝 미러는 제1 축 및 상기 제1 축과 상이한 제2 축 주위에서 회전 가능한 시스템.

예 25. 예 15에 있어서, 상기 초점 평면은 가상 초점 표면인 시스템.

예 26. 예 16에 있어서, 상기 스캐닝 미러와 상기 투영 표면 사이에 배치된 적어도 하나의 광학 요소를 포함하고, 상기 적어도 하나의 광학 요소는 상기 반사 광빔을 수렴시키고 상기 수렴된 광빔을 상기 투영 표면으로 재지향시키는 시스템.

예 27. 예 15에 있어서, 상기 반사 광을 포커싱하기 위해 상기 스캐닝 미러와 상기 초점 평면 사이에 배치된 고정 위치 투영 렌즈를 포함하는 시스템.

예 28. 예 15에 있어서, 상기 동적 광학 렌즈는 상기 스캐닝 미러 및 상기 광원 앞에 배치되는 시스템.

예 29. 예 15에 있어서, 상기 초점 평면은 평면, 구면, 비구면 또는 다면인 시스템.

예 30. 예 15에 있어서, 상기 광빔을 시준하기 위해 상기 광원과 상기 동적 광학 렌즈 사이에 배치된 시준 렌즈를 포함하는 시스템.

예 31. 예 15에 있어서, 상기 동적 렌즈는 상기 스캐닝 미러와 상기 초점 평면 사이에 배치되는 시스템.

예 32. 예 31에 있어서, 상기 광빔을 시준하기 위해 상기 광원과 상기 스캐닝 미러 사이에 배치된 시준 렌즈를 포함하는 시스템.

예 33. 예 24에 있어서, 상기 스캐닝 미러는 상기 제2 축보다 상기 제1 축에 대해 더 느리게 진동하고, 상기 제어기는 상기 투영 이미지가 상기 스캐닝 미러와 상기 초점 평면 사이의 거리의 가장 큰 변화를 갖는 방향을 따라 상기 제1 축을 배향하는 시스템.

예 34. 예 16에 있어서, 상기 투영 표면은 홀로그램을 포함하고, 상기 투영 표면 상의 하나의 이미지 픽셀은 2개 이상의 광빔을 사용함으로써 투영되고, 각각의 광빔은 서로 다른 파장을 갖는 동일한 픽셀을 투영하고, 상기 동적 광학 렌즈는 상기 광빔 각각의 상기 초점을 개별적으로 조정하는 시스템.

예 35. 가상 이미지를 투영하기 위한 방법으로서, 광빔을 수신하는 단계와, 상기 광빔을 투영 표면 상으로 반사하는 단계와, 상기 반사 광빔을 동적 광학 렌즈를 통해 전송하여 상기 반사 광빔을 초점 평면 상의 복수의 지점에 포커싱하는 단계와 - 상기 복수의 지점 중 제1 지점은 상기 동적 광학 렌즈로부터 상기 복수의 지점 중 제2 지점과 다른 거리에 있음 -, 상기 광빔의 반사 동안 상기 동적 광학 렌즈를 조정하여 상기 수신 광빔을 적어도 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점에 포커싱하는 단계를 포함하는 방법.

예 36. 예 35에 있어서, 상기 광빔을 상기 투영 표면 상으로 반사하기 위해 제1 축 및 상기 제1 축과 다른 제2 축에 대해 미러를 회전시키는 단계를 포함하는 방법.

예 37. 예 35에 있어서, 제어 신호를 상기 동적 광학 렌즈에 전송하여 상기 동적 광학 렌즈가 상기 초점 평면의 깊이를 변경하도록 위치를 변경하게 하는 단계를 포함하는 방법.

예 38. 예 35에 있어서, 제어 신호를 상기 동적 광학 렌즈에 전송하여 상기 동적 광학 렌즈가 상기 초점 평면의 깊이를 변경하도록 초점 거리를 변경하게 하는 단계를 포함하는 방법.

예 39. 예 35에 있어서, 관찰자의 눈의 위치를 검출하는 단계와, 상기 검출된 눈의 위치에 기초하여 물체를 검출하는 단계와, 상기 물체까지의 거리를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 동적 광학 렌즈는 상기 결정된 거리에 기초하여 조정되는 방법.

예 40. 명령어를 포함하는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 상기 명령어는 프로세서에 의해 실행될 때 상기 프로세서로 하여금 동적 광학 렌즈에 제어 신호를 전송하여 투영 표면을 향하는 광빔의 반사 동안 상기 동적 광학 렌즈를 조정하게 하고, 상기 동적 광학 렌즈를 조정하는 것은 상기 반사 광빔을 초점 평면 상의 적어도 제1 지점 및 제2 지점 상에 포커싱하고, 상기 제1 지점은 상기 동적 광학 렌즈로부터 상기 제2 지점과 다른 거리에 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.

예 41. 예 40에 있어서, 상기 명령어는 상기 프로세서로 하여금 상기 동적 광학 렌즈에 제어 신호를 전송하여 상기 동적 광학 렌즈의 위치를 변경하여 상기 초점 평면의 깊이를 변경하게 하는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.

예 42. 예 40에 있어서, 상기 명령어는 상기 프로세서로 하여금 상기 동적 광학 렌즈에 제어 신호를 전송하여 상기 동적 광학 렌즈의 초점 거리를 변경하여 상기 초점 평면의 깊이를 변경하게 하는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.

예 43. 예 35 내지 39 중 어느 하나의 방법을 수행하기 위한 수단을 포함하는 장치.

Claims

광빔을 수신하고, 상기 수신 광빔을 반사하기 위한 스캐닝 미러와,
초점 평면 상의 복수의 지점에 상기 반사 광빔을 포커싱하기 위한 동적 광학 렌즈 - 상기 복수의 지점 중 제1 지점은 상기 동적 광학 렌즈로부터 상기 복수의 지점 중 제2 지점과 다른 거리에 있음 - 와,
상기 동적 광학 렌즈에 제어 신호를 전송하여, 상기 동적 광학 렌즈가 상기 수신 광빔의 반사 동안 조정되어 상기 수신 광빔을 적어도 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점에 포커싱하게 하기 위한 제어기
를 포함하는
장치.
제1항에 있어서,
상기 동적 광학 렌즈는 가변 위치 렌즈(variable position lens)이고, 상기 제어기는 상기 가변 위치 렌즈에 제어 신호를 전송하여 상기 가변 위치 렌즈가 상기 스캐닝 미러에 대해 위치를 변경하게 하는
장치.
제1항에 있어서,
상기 동적 광학 렌즈가 가변 초점 거리 렌즈이고, 상기 제어기는 상기 가변 초점 거리 렌즈에 제어 신호를 전송하여 상기 가변 초점 거리 렌즈가 초점 거리를 변경하게 하는
장치.
제1항에 있어서,
상기 스캐닝 미러는 제1 축 및 상기 제1 축과 상이한 제2 축 주위에서 회전 가능한
장치.
제1항에 있어서,
상기 스캐닝 미러는 투영 표면에 이미지를 투영하고, 상기 초점 평면은 상기 투영 표면과 일치하거나 상기 투영 표면에 근접하는
장치.
제5항에 있어서,
상기 투영 표면은 상기 광빔의 일부를 반사하고, 상기 동적 광학 렌즈는 상기 광빔을 상기 초점 평면 상에 포커싱하여 상기 광빔의 반사된 일부가 시준되거나 발산함으로써 투영 이미지가 투영 가상 이미지로서 인식되는
장치.
제6항에 있어서,
상기 초점 평면은 가상 초점 표면이고, 상기 투영 표면은 반투명한
장치.
제5항에 있어서,
상기 스캐닝 미러와 투영 표면 사이에 배치된 적어도 하나의 광학 요소를 포함하고, 상기 적어도 하나의 광학 요소는 상기 반사 광빔을 수렴시키고 상기 수렴된 광빔을 상기 투영 표면으로 재지향시키는
장치.
제1항에 있어서,
상기 반사 광을 포커싱하기 위해 상기 스캐닝 미러와 상기 초점 평면 사이에 배치된 고정 위치 투영 렌즈를 포함하는
장치.
제1항에 있어서,
상기 동적 광학 렌즈는 상기 수신 광빔에 관하여 상기 스캐닝 미러 앞에 배치되는
장치.
제1항에 있어서,
상기 초점 평면은 평면, 구면, 비구면 또는 다면인
장치.
이미지를 투영하기 위한 시스템으로서,
광빔을 방출하기 위한 광원과,
상기 광빔을 수신하고, 상기 수신 광빔을 반사하기 위한 스캐닝 미러와,
초점 평면 상의 복수의 지점에 상기 반사 광빔을 포커싱하기 위한 동적 광학 렌즈 - 상기 복수의 지점 중 제1 지점은 상기 동적 광학 렌즈로부터 상기 복수의 지점 중 제2 지점과 다른 거리에 있음 - 와,
상기 동적 광학 렌즈에 제어 신호를 전송하여, 상기 동적 광학 렌즈가 상기 수신 광빔의 반사 동안 조정되어 상기 수신 광빔을 적어도 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점에 포커싱하게 하기 위한 제어기
를 포함하는
시스템.
제12항에 있어서,
상기 스캐닝 미러는 상기 광빔을 투영 표면 상으로 반사하고, 상기 투영 표면은 상기 광빔의 일부를 반사하고, 상기 동적 광학 렌즈는 상기 초점 평면 상에 상기 광빔을 포커싱하여 상기 광빔의 반사된 일부가 시준되거나 발산함으로써 투영 이미지가 투영 가상 이미지로서 인식되는
시스템.
제13항에 있어서,
상기 투영 표면은 안경 렌즈, 헬멧 바이저 또는 바람막이인
시스템.
제13항에 있어서,
상기 투영 표면은 반투명하고, 홀로그래픽 광학 요소를 포함하는
시스템.
제13항에 있어서,
상기 초점 평면은 상기 투영 표면과 일치하거나, 상기 초점 평면은 상기 투영 표면에 근접하는
시스템.
제12항에 있어서,
상기 동적 광학 렌즈는 가변 위치 렌즈이고, 상기 제어기는 상기 가변 위치 렌즈에 제어 신호를 전송하여 상기 가변 위치 렌즈가 상기 스캐닝 미러에 대해 위치를 변경하게 하는
시스템.
제12항에 있어서,
상기 동적 광학 렌즈가 가변 초점 거리 렌즈이고, 상기 제어기는 상기 가변 초점 거리 렌즈에 제어 신호를 전송하여 상기 가변 초점 거리 렌즈가 초점 거리를 변경하게 하는
시스템.
가상 이미지를 투영하기 위한 방법으로서,
광빔을 수신하는 단계와,
상기 광빔을 투영 표면 상으로 반사하는 단계와,
상기 반사 광빔을 동적 광학 렌즈를 통해 전송하여 상기 반사 광빔을 초점 평면 상의 복수의 지점에 포커싱하는 단계 - 상기 복수의 지점 중 제1 지점은 상기 동적 광학 렌즈로부터 상기 복수의 지점 중 제2 지점과 다른 거리에 있음 - 와,
상기 광빔의 반사 동안 상기 동적 광학 렌즈를 조정하여 상기 수신 광빔을 적어도 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점에 포커싱하는 단계
를 포함하는
방법.
제19항에 있어서,
상기 광빔을 상기 투영 표면 상으로 반사하기 위해 제1 축 및 상기 제1 축과 다른 제2 축에 대해 미러를 회전시키는 단계를 포함하는
방법.
제19항에 있어서,
제어 신호를 상기 동적 광학 렌즈에 전송하여 상기 동적 광학 렌즈가 상기 초점 평면의 깊이를 변경하도록 위치를 변경하게 하는 단계를 포함하는
방법.
제19항에 있어서,
제어 신호를 상기 동적 광학 렌즈에 전송하여 상기 동적 광학 렌즈가 상기 초점 평면의 깊이를 변경하도록 초점 거리를 변경하게 하는 단계를 포함하는
방법.
명령어를 포함하는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서,
상기 명령어는 프로세서에 의해 실행될 때 상기 프로세서로 하여금:
동적 광학 렌즈에 제어 신호를 전송하여 투영 표면을 향하는 광빔의 반사 동안 상기 동적 광학 렌즈를 조정하게 하고, 상기 동적 광학 렌즈를 조정하는 것은 상기 반사 광빔을 초점 평면 상의 적어도 제1 지점 및 제2 지점 상에 포커싱하고, 상기 제1 지점은 상기 동적 광학 렌즈로부터 상기 제2 지점과 다른 거리에 있는
컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
제23항에 있어서,
상기 명령어는 상기 프로세서로 하여금 상기 동적 광학 렌즈에 제어 신호를 전송하여 상기 동적 광학 렌즈의 위치를 변경하여 상기 초점 평면의 깊이를 변경하게 하는
컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
제23항에 있어서,
상기 명령어는 상기 프로세서로 하여금 상기 동적 광학 렌즈에 제어 신호를 전송하여 상기 동적 광학 렌즈의 초점 거리를 변경하여 상기 초점 평면의 깊이를 변경하게 하는
컴퓨터 판독 가능 저장 매체.